CN219302645U - 一种集成电压电流校准电路和校准主控板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成电压电流校准电路和校准主控板，集成电压电流校准电路包括：MCU控制器和采样模块，采样模块包括电流电压获取模块、基准电压获取模块和A/D转换器，电流电压获取模块的一端与恒流放电电源连接，另一端与反向电流输入端连接，基准电压获取模块的一端与正向电压输入端连接，另一端与反向电压输入端连接，电流电压获取模块用于获取恒流放电电源充放电时的电流电压模拟信号，基准电压获取模块用于获取基准电压信号，A/D转换器用于根据电流电压模拟信号和基准电压信号得到电流电压数字信号，通过集成电压电流校准电路能替代台式万用表，起到电压电流校准功能，节省购买台式万用表的开销，节约台式万用表占用的空间。

Description

一种集成电压电流校准电路和校准主控板

技术领域

本申请涉及电路电源校准技术领域，具体涉及一种集成电压电流校准电路和校准主控板。

背景技术

随着社会的发展，台式万用表的使用也越来越频繁，台式万用表是一种多功能多量程的数字测量仪表，能有效的测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等电力相关数据，实现电压电流校准功能；

然而，现有台式万用表价格较为昂贵，且在使用时需将台式万用表外接在相关电路上，导致台式万用表体积笨重占用空间较大，不利于使用者使用，影响使用者体验。

实用新型内容

本申请实施例提供一种集成电压电流校准电路和校准主控板，至少能保证，本申请方案通过集成电压电流校准电路和校准主控板能替代台式万用表，起到电压电流校准功能，节省购买台式万用表的开销，节约台式万用表占用的空间。

第一方面，本申请实施例提供了一种集成电压电流校准电路，应用于校准主控板，所述集成电压电流校准电路包括：MCU控制器和采样模块，所述MCU控制器和所述采样模块之间通过通讯电路连接；

所述采样模块包括电流电压获取模块、基准电压获取模块和A/D转换器，所述电流电压获取模块的一端与恒流放电电源连接，另一端与反向电流输入端连接，所述基准电压获取模块的一端与正向电压输入端连接，另一端与反向电压输入端连接；

所述电流电压获取模块用于获取所述恒流放电电源充放电时的电流电压模拟信号，所述基准电压获取模块用于获取基准电压信号，所述A/D转换器用于根据所述电流电压模拟信号和所述基准电压信号得到电流电压数字信号，并将所述电流电压数字信号发送至所述MCU控制器。

在一些实施例中，所述电流电压获取模块包括分流器和仪表放大器，所述分流器的两端分别连接于所述恒流放电电源和所述反向电流输入端，所述仪表放大器连接于所述分流器的两端，所述仪表放大器用于获取所述分流器的两端的电流电压信号，并对所述电流电压信号进行放大。

在一些实施例中，所述仪表放大器通过方向切换电路连接于所述分流器的两端，所述方向切换电路用于使所述仪表放大器获取所述分流器的正向的电流电压信号。

在一些实施例中，所述方向切换电路包括第一开关和第二开关，所述第一开关的后端支路与所述仪表放大器的正向端连接，所述第二开关的后端支路与所述仪表放大器的反向端连接，所述第一开关的前端支路与所述分流器的正极连接，所述第二开关的前端支路与所述分流器的负极连接。

在一些实施例中，所述基准电压获取模块包括电压源，所述电压源的一端与正向电压输入端连接，另一端与反向电压输入端连接。

在一些实施例中，所述基准电压获取模块还包括运放放大器，所述运放放大器的输入端分别连接于所述电压源的两端，所述运放放大器的输出端连接于所述A/D转换器。

在一些实施例中，所述电压源包括校准电压基准源或者电压标准源。

在一些实施例中，所述分流器为毫欧级采样分流器。

在一些实施例中，所述恒流放电电源通过充放电切换模块与正向电流输入端连接，所述充放电切换模块用于切换所述恒流放电电源的充放电状态。

第二方面，本申请实施例提供了一种校准主控板，所述校准主控板包括辅助单元和上述第一方面所述的集成电压电流校准电路，所述辅助单元用于为所述集成电压电流校准电路供电。

本申请至少具有以下有益效果：集成电压电流校准电路包括：MCU控制器和采样模块，所述MCU控制器和所述采样模块之间通过通讯电路连接，所述采样模块包括电流电压获取模块、基准电压获取模块和A/D转换器，所述电流电压获取模块的一端与恒流放电电源连接，另一端与反向电流输入端连接，所述基准电压获取模块的一端与正向电压输入端连接，另一端与反向电压输入端连接，所述电流电压获取模块用于获取所述恒流放电电源充放电时的电流电压模拟信号，所述基准电压获取模块用于获取基准电压信号，所述A/D转换器用于根据所述电流电压模拟信号和所述基准电压信号得到电流电压数字信号，并将所述电流电压数字信号发送至所述MCU控制器，其中，本申请方案通过集成电压电流校准电路能替代台式万用表，起到电压电流校准功能，节省购买台式万用表的开销，节约台式万用表占用的空间。

附图说明

图1为本申请一实施例提出的集成电压电流校准电路模块示意图；

图2为本申请另一实施例提出的校准主控板的示意图；

图3为本申请另一实施例提出的集成电压电流校准电路中信号转换的示意图；

图4为本申请另一实施例提出的集成电压电流校准电路中采样模块的电路示意图；

图5为本申请另一实施例提出的集成电压电流校准电路的电路示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一些实施例中，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语第一、第二等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

随着社会的发展，台式万用表的使用也越来越频繁，台式万用表是一种多功能多量程的数字测量仪表，能有效的测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等电力相关数据，实现电压电流校准功能；

然而，现有台式万用表价格较为昂贵，且在使用时需将台式万用表外接在相关电路上，导致台式万用表体积笨重占用空间较大，不利于使用者使用，影响使用者体验。

为至少解决上述问题，本申请提出了一种集成电压电流校准电路和校准主控板，至少能保证，本申请方案中集成电压电流校准电路包括：MCU控制器和采样模块，MCU控制器和采样模块之间通过通讯电路连接，采样模块包括电流电压获取模块、基准电压获取模块和A/D转换器，电流电压获取模块的一端与恒流放电电源连接，另一端与反向电流输入端连接，基准电压获取模块的一端与正向电压输入端连接，另一端与反向电压输入端连接，电流电压获取模块用于获取恒流放电电源充放电时的电流电压模拟信号，基准电压获取模块用于获取基准电压信号，A/D转换器用于根据电流电压模拟信号和基准电压信号得到电流电压数字信号，并将电流电压数字信号发送至MCU控制器，其中，本申请方案通过集成电压电流校准电路能替代台式万用表，起到电压电流校准功能，节省购买台式万用表的开销，节约台式万用表占用的空间。

下面参考附图1对本申请进行解释。

参考图1，图1为本申请一实施例提出的集成电压电流校准电路模块示意图。

在一些实施例中，本申请实施例提供了一种集成电压电流校准电路，应用于校准主控板，集成电压电流校准电路包括：MCU控制器和采样模块，MCU控制器和采样模块之间通过通讯电路连接；采样模块包括电流电压获取模块、基准电压获取模块和A/D转换器，电流电压获取模块的一端与恒流放电电源连接，另一端与反向电流输入端连接，基准电压获取模块的一端与正向电压输入端连接，另一端与反向电压输入端连接；电流电压获取模块用于获取恒流放电电源充放电时的电流电压模拟信号，基准电压获取模块用于获取基准电压信号，A/D转换器用于根据电流电压模拟信号和基准电压信号得到电流电压数字信号，并将电流电压数字信号发送至MCU控制器。

其中，图1中“I+”代表正向电流输入端，“V+”代表正向电压输入端，“I-”代表反向电流输入端，“V-”代表反向电压输入端，电流电压获取模块通过获取恒流放电电源的充电电流或者放电电流，进行电流电压校准，实现相应的电流电压校准功能和其他通过电流电压数字信号可以实现的万用表功能，使本申请的电流结构能够取代台式万用表，同时本申请的集成电压电流校准电路还具备制作成本低，重量轻占用体积小方便携带、功能全自动化一键启动，不需要手动调整仪表设置参数等优点。

在一些实施例中，电流电压获取模块包括分流器和仪表放大器，分流器的两端分别连接于恒流放电电源和反向电流输入端，仪表放大器连接于分流器的两端，仪表放大器用于获取分流器的两端的电流电压信号，并对电流电压信号进行放大。

在一些实施例中，仪表放大器通过方向切换电路连接于分流器的两端，方向切换电路用于使仪表放大器获取分流器的正向的电流电压信号。

在一些实施例中，方向切换电路包括第一开关和第二开关，第一开关的后端支路与仪表放大器的正向端连接，第二开关的后端支路与仪表放大器的反向端连接，第一开关的前端支路与分流器的正极连接，第二开关的前端支路与分流器的负极连接。

在一些实施例中，基准电压获取模块包括电压源，电压源的一端与正向电压输入端连接，另一端与反向电压输入端连接。

在一些实施例中，基准电压获取模块还包括运放放大器，运放放大器的输入端分别连接于电压源的两端，运放放大器的输出端连接于A/D转换器，A/D转换器为高分辨率ADC。

在一些实施例中，电压源包括校准电压基准源或者电压标准源。

在一些实施例中，分流器为毫欧级采样分流器或其他高精度低温漂分流器。

在一些实施例中，恒流放电电源通过充放电切换模块与正向电流输入端连接，充放电切换模块用于切换恒流放电电源的充放电状态。

在一些实施例中，本申请集成电压电流校准电路使用高精度低温漂分流器并经过仪表放大器把电流信号进行放大到让A/D转换器进行电压和电流信号采样并通过MCU控制器处理计算出电压电流值，进而根据电压电流值实现万用表功能。

参考图2，图2为本申请另一实施例提出的校准主控板的示意图。

在一些实施例中，一种校准主控板，校准主控板包括辅助单元和上述任意一项实施例提出的集成电压电流校准电路，辅助单元用于为集成电压电流校准电路供电。

在一些实施例中，图2中校准主控板包括辅助电源模块、MCU控制器模块、继电器动作部分模块、电压采样电流采样模块和万用表功能模块，其中，辅助电源模块为MCU控制器模块、继电器动作部分模块、电压采样电流采样模块和万用表功能模块供电。

其中，MCU控制器模块通过通讯电路与外部设备、校准设备、PC端等设备进行通讯，通讯电路包括MAX232串口通讯模块、RS485串口通讯模块和以太网网通讯模块，同时，MCU控制器模块通过通讯电路对继电器动作部分模块进行控制，MCU控制器模块通过SPI通信与万用表功能模块进行信息交互，使万用表功能模块根据电压采样电流采样模块的电流电压数字信号实现万用表功能，达到通过电路结构取代台式万用表的有益效果。

在一些实施例中，电压采样电流采样模块对应本申请中的采样模块，继电器动作部分模块对应本申请中的方向切换电路，方向切换电路即为开关电路，MCU控制器通过控制开关电路方向切换，从而使得检测到的电流电压为正极方向，同时通过MCU控制器发出相应的动作指令控制继电器的电压、电流进行动作切换第一开关和第二开关的前端支路，保证仪表放大器持续检测正向电流和电压。

参考图3，图3为本申请另一实施例提出的集成电压电流校准电路中信号转换的示意图，该图中信号转换的过程对应集成电压电流校准电路中采样模块中信号转换的过程，通过MCU控制器控制开关选择使分流器处的反向电流模拟信号转为正向电流模拟信号，正向电流模拟信号经过欧姆定律换算变为正向电压模拟信号(I/V转换)，电压基准源处的电压信号经高精度运放进行放大(V/V转换)，输入到A/D转换器中，使A/D转换器获取电压电流数字信号发送至MCU控制器，进而实现万用表功能。

参考图4和图5，图4为本申请另一实施例提出的集成电压电流校准电路中采样模块的电路示意图，图5为本申请另一实施例提出的集成电压电流校准电路的电路示意图。

其中，S3为本申请中的方向切换电路，用于控制采样分流两电压切换方向永远读取为正值；RS1为本申请中的分流器，用于检测流经分流器的电流，经过欧姆定律U＝IR换算成电压；U1为本申请中的仪表放大器，用于把分流器两端微弱电压信进行一定的比例放大给到ADC采样；V2为本申请中的电压源，包括校准电压基准源或电压标准源，用于通过MCU控制器控制所需要的电压值输出给到要校准设备上；U2为高精度运放，对应本申请中的运放放大器，用于检测V2两端电压值，把电压值信进行一定的比例放大给到ADC采样；U3为A/D转换器，用于把电压模拟信号和电流模拟信号量转换成数字量给到MCU控制器读取；U4为MCU控制器，用于与ADC进行通信读取电压电流的数字量进行计算、并起到整个校准设备一些逻辑控制作用；V1为恒流放电电源，S1和S2为恒流放电电源电流充放电流切换开关。

在一些实施例中S3包括第一开关(对应端部1、2、3)和第二开关(对应端部4、5、6)，第一开关和第二开关同步工作，当分流器RS1上的电流方向为分流器端1(正极)至分流器端2(负极)时，第一开关的端部2与第一开关的端部1连接，第二开关的端部5与第一开关的端部6连接，从而使得检测到的电流电压为正极方向；反之，当分流器RS1上的电流方向为分流器端2(正极)至分流器端1(负极)时，第一开关的端部2与第一开关的端部3连接，第二开关的端部5与第一开关的端部4连接，从而使得检测到的电流电压为正极方向。

在一些实施例中，继电器动作部分模块还包括第一电源开关S1和第一电源开关S2，MCU控制器通过继电器动作部分模块可以切换本申请中恒流放电电压的充放电状态和恒压状态，其中，当S1的端部1连接S1的端部2，S2的端部1连接S2的端部2，V1进入放电状态；当S1的端部1连接S1的端部3，S2的端部1连接S2的端部2时，V1进入充电状态；当S2的端部1连接S2的端部3时，V1进入恒压状态。

在一些实施例中，校准主控板包括，供电电路、采样电路、开关电路、ADC电路、MCU控制器、DAC可控电压基准源电路，其中，供电电路对应图2中负责电源：为电路提供电源，通常使用传统模拟电源和LDO稳压器电路；采样电路对本申请中的电流电压获取模块：进行电压、电流的采样；开关电路对应本申请中的方向切换电路：与采样电路连接，通过MCU控制开关电路方向切换，从而使得检测到的电流电压为正极方向；ADC电路对应本申请中A/D转换器：用于将检测到的数据通过ADC转换输出给MCU；DAC可控电压基准源电路对应本申请中的电压源：主要设置所需要的DA值输出连续可调模拟量；通讯电路对应图2中MAX232串口通讯模块、RS485串口通讯模块和以太网网通讯模块：主要由MAX232、RS485及以太网构成用于对外面设备和校准设备与PC端进行通讯，上述校准主控板将万用表功能集成在一起，不需要另外再接高精度万用表，可以有效节省购买台式万用表的开销，节约台式万用表占用的空间，提高用户使用体验。

Claims (10)

1.一种集成电压电流校准电路，应用于校准主控板，其特征在于，所述集成电压电流校准电路包括：MCU控制器和采样模块，所述MCU控制器和所述采样模块之间通过通讯电路连接；

所述采样模块包括电流电压获取模块、基准电压获取模块和A/D转换器，所述电流电压获取模块的一端与恒流放电电源连接，另一端与反向电流输入端连接，所述基准电压获取模块的一端与正向电压输入端连接，另一端与反向电压输入端连接；

所述电流电压获取模块用于获取所述恒流放电电源充放电时的电流电压模拟信号，所述基准电压获取模块用于获取基准电压信号，所述A/D转换器用于根据所述电流电压模拟信号和所述基准电压信号得到电流电压数字信号，并将所述电流电压数字信号发送至所述MCU控制器。

2.根据权利要求1所述的集成电压电流校准电路，其特征在于，所述电流电压获取模块包括分流器和仪表放大器，所述分流器的两端分别连接于所述恒流放电电源和所述反向电流输入端，所述仪表放大器连接于所述分流器的两端，所述仪表放大器用于获取所述分流器的两端的电流电压信号，并对所述电流电压信号进行放大。

3.根据权利要求2所述的集成电压电流校准电路，其特征在于，所述仪表放大器通过方向切换电路连接于所述分流器的两端，所述方向切换电路用于使所述仪表放大器获取所述分流器的正向的电流电压信号。

4.根据权利要求3所述的集成电压电流校准电路，其特征在于，所述方向切换电路包括第一开关和第二开关，所述第一开关的后端支路与所述仪表放大器的正向端连接，所述第二开关的后端支路与所述仪表放大器的反向端连接，所述第一开关的前端支路与所述分流器的正极连接，所述第二开关的前端支路与所述分流器的负极连接。

5.根据权利要求1所述的集成电压电流校准电路，其特征在于，所述基准电压获取模块包括电压源，所述电压源的一端与正向电压输入端连接，另一端与反向电压输入端连接。

6.根据权利要求5所述的集成电压电流校准电路，其特征在于，所述基准电压获取模块还包括运放放大器，所述运放放大器的输入端分别连接于所述电压源的两端，所述运放放大器的输出端连接于所述A/D转换器。

7.根据权利要求5所述的集成电压电流校准电路，其特征在于，所述电压源包括校准电压基准源或者电压标准源。

8.根据权利要求2所述的集成电压电流校准电路，其特征在于，所述分流器为毫欧级采样分流器。

9.根据权利要求1所述的集成电压电流校准电路，其特征在于，所述恒流放电电源通过充放电切换模块与正向电流输入端连接，所述充放电切换模块用于切换所述恒流放电电源的充放电状态。

10.一种校准主控板，其特征在于，所述校准主控板包括辅助单元和权利要求1至9中任意一项所述的集成电压电流校准电路，所述辅助单元用于为所述集成电压电流校准电路供电。

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